专利名称：对称电感器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及对称电感器。
背景技术：
使用电感器在包括收发器的集成电路(IC)中实现电压控制振荡器是公知的。这种应用所需的电感典型地是几nH，尽管电感器设计应当可以适合于特定的应用。希望这些应用所使用的电感器所提供的品质因子应当尽可能高。还希望所使用的电感器应当产生较低的净(net)磁场，以使与IC中的相邻组件(包括其他电感器)的磁耦合最小化。在 W01998005048,W02004012213,ff02005096328 和 W02006105184 中公开了希望产生较低净磁场的电感器的示例。图1和2示出了 8字形的电感器2，目的在于使所产生的净磁场最小化。图1的电感器2是单匝电感器，而图2的电感器2是双匝电感器。每个示例电感器2具有一对端子 16、18和导电迹线，导电迹线在端子16、18之间延伸以限定一个或多个电感器匝(inductor turn) 8,280所述一个或多个电感器匝8、观限定了第一回路部分4和第二回路部分6。在8字形电感器2的中心存在交叠点(folding point) 12，在交叠点12处电感器匝的导电迹线与自身交叉，使得第一回路部分4与第二回路部分6交叠。这样，经过第一回路部分4的场的方向与经过第二回路部分6的场的方向相反。这些场趋向于在远场中抵消为零。此外，经过每个回路部分的场的大小小于例如在不具有交叠点12的环形电感器 (circular inductor)的情况下所需的大小。这些因素均减小了电感器所产生的净磁场。对于图2所示的双匝电感器2，还可以提供另外的交叉点(如，交叉点32)，以容纳附加的电感器匝，其中，在所述另外的交叉点处导电迹线与其自身交叉。可以为交叉点32 提供绝缘材料14，以在导电迹线与自身交叉的点处将导电迹线电隔离。由于已知为趋肤效应(skin effect)的现象，造成了电感器性能方面的局限性，其中，趋肤效应出现在承载高频电流的所有导体中。趋肤效应的出现是由于导体表面的电感比磁芯的电感低。在高频操作下，导体的阻抗的电感部分起主导作用，因此，导体中的电流选择电感最小的路径。因此，随着频率的增大，导电区域减小并向着导体表面移动。这进而导致了导体电阻的增大。对于电感器，这种增大的电阻导致了品质因子的降低。例如，对于 8字形电感器，估计趋肤效应可以导致品质因子降低25-30%。图1和2所示的示例电感器实质上是对称的。在W02003015110中描述了非对称螺旋电感器的示例。W02009101565公开了使电感器路径之间的交叉点的数目最小化的电感器布局。 W02009/081342公开了具有平行的两个导路径的8字形电感器的图。
发明内容
在所附的独立权利要求和从属权利要求中列举了本发明的多个方面。来自从属权利要求的特征的组合可以适当地与独立权利要求的特征相组合，而不仅仅如权利要求中阐述的那样。根据本发明的一方面，提供了如权利要求所述的对称电感器。与已知的电感器设计相比，根据本发明的电感器的匝被分为多个分离的导电路径。此外，通过在电感器中提供一系列的交叉点，电感器路径的布局可以适于确保给定的电感器匝中的每个分离的导电路径的电感实质上相等。这进而确保了电流在所有导电路径中流动，而不是相对于其他导电路径而言更中意电感较低的路径。提供在每个电感器匝中具有实质上相等的电感的多个导电路径的作用是，减小上述趋肤效应。这是因为由于分离的导电路径的组合区域大于本文中参考图1和2描述的类型的电感器的组合区域，使得为一个或多个电感器匝中的高频电流提供了更大的有效地用于电流流动的区域。在与这种更大的用于电流流动的有效区域相关联的高频下，AC电阻的减小不仅(与图1和2所示类型的电感器相比)补偿了在电感器匝中使用较少导电材料的这一事实，还使得电感器的品质因子提高。在一个实施例中，导电路径可以终止于一个或多个公共端子。这可以便于实现以下结构在该结构中，分离的导电路径是等同的，具有所需的实质上相等的电感。在一些示例中，所述一个或多个端子可以被布置为允许连接至中心抽头。在一个实施例中，导电路径在0. 的容限内具有相等的电感。更具体地，导电路径在0. 001%的容限内具有相等的电感。每个电感器匝中的导电路径可以实质上平行地延伸，以避免电流或场密度的任何
局部变化。电感器可以是8字形电感器。电感器可以包括多个电感器匝。在一些示例中，电感器可以具有中心抽头。具有更多分离导电路径的电感器示例需要具有更多交叉点的布局。这是为了允许路径保持实质上相等的电感，从而保持电感器的总体对称性。然而，交叉点在导电路径之间引入附加的电容。因此，对于最佳性能，需要在以下两者之间保持平衡提高导电路径的数目以抵制趋肤效应，和避免交叉点的激增。根据本发明的实施例，已发现每个电感器匝中导电路径的最佳数目是四个。根据本发明的另一方面，提供了一种电压控制振荡器(VCO)，包括上述类型的电感
ο根据本发明的另一方面，提供了一种收发器，包括上述类型的电感器。根据本发明的另一方面，提供了一种集成电路，包括上述类型的电感器。
下文中将参考附图，仅以示例的方式来描述本发明的实施例，附图中，相似的附图标记表示相似的元素，其中图1示出了已知类型的单匝电感器；图2示出了已知类型的双匝电感器；图3示出了根据本发明实施例的单匝电感器；图4示出了根据本发明实施例的双匝电感器；图5示出了根据本发明实施例的单匝电感器；以及
图6示出了根据本发明实施例的双匝电感器。
具体实施例方式下文中参考附图来描述本发明的实施例。图3示出了本发明的第一实施例。在该实施例中，提供了对称的8字形电感器2， 所述8字形电感器2具有单匝80。因此，可以将该实施例中的电感器2的布局与图1所示的已知导体的布局相比较。电感器2包括一对端子16、18，电感器匝80的两端终止于端子 16、18。与以上参考图1而描述的已知电感器相同，该实施例中的电感器2包括交叠点12， 在交叠点12处导体匝80与其自身交叉，使得导体2的第一回路部分4与第二回路部分6 交叠。这两个回路部分一起形成了电感器2的“8”字形。如本文所描述的，根据本发明，提供了一种电感器，其中，每个电感器匝包括多个分离的导电路径，这些导电路径具有实质上相同的电感。这减小了上述趋肤效应，这是因为，为一个或多个电感器匝中的高频电流提供了更大的用于电流流动的面积。与这种用于电流流动的大面积相关联的AC电阻的减小使得电感器品质因子提高。在图3所示的示例中，将电感器匝80分成四个分离的导电路径81、82、83、84。如图3所示，每个导电路径81、82、83、84终止于端子16和18。同样如图3所示，在该示例中，导电路径81、82、83、84实质上贯穿导体2而平行， 从而确保了与每个导电路径相关联的电流和场的一致性(homogeneity)。通过提供实质上平行、具有合适地放置的交叉点、并且终止于公共端子(如图3所示的端子16、18)的导电路径，可以制造出对称电感器，所述对称电感器具有分离的导电路径，所述分离的导电路径具有在期望容限(tolerance)内实质上相等的电感。使导电路径有效地等同的容限水平可以取决于电感器的预期应用和/或所使用的制造工艺。在一个示例中，本申请的图3-6中所示类型的电感器中的导电路径可以在0. 的容限内具有相等的电感。在具体应用需要更高容限水平的另一示例中，导电路径可以在0. 001%的容限内具有相等的电感。如本文所描述的，将电感器匝80分成多个导电迹线81、82、83、84的作用是提高电感器匝80内用于电流流动的可用表面积，从而抵制趋肤效应。尽管将电感器匝80分成多个分离路径81、82、83、84具有抵制趋肤效应的优点，然而这使得电感器2的布局复杂化。 具体地，由于电感器2是对称电感器，所以应当确保电感器匝80和电感器匝80内的导体路径81、82、83、84的对称性。具体地，必须将电感器2的布局设计为使得导电路径81、82、83、 84具有实质上相等的电感，从而电流可以实质上均等地在这些路径中流动。如果给定的电感器匝内导电路径的电感不在给定的容限内相等，则电流将仅在具有较低电感的路径中流动，从而极大地限制了可以在电感器匝中流动的电流的量。为了产生这种布局，根据本发明的实施例，为电感器2，具体地为电感器2的导电路径81、82、83、84提供一个或多个交叉点32。交叉点是电感器匝80中的导电路径与电感器匝80中的另一导电路径交叉的点。此外，在每个交叉点32处，所述多个导电路径的顺序在某种程度上改变。具体地，在每个交叉点处，与该交叉点相关联的两个导电路径可以在电感器匝80内有效地交换位置。应注意，参考图1和图2所描述的类型的交叠点或交叉点仅仅是(整体)电感器匝与其自身交叉的点，这些点因此不是电感器匝内的导电路径彼此交叉的点。
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如图3所示，由于每个交叉点32包括第一导电路径与第二导电路径交叉的位置， 所以绝缘材料14可以设置在交叉点32处，以防止在两个导电路径之间发生导电接触。将认识到，由于与每个交叉点32相关联的导电路径在交叉点32的位置处变得彼此靠近，所以每个交叉点32具有与该交叉点32相关联的导电路径间电容的增大。由于电感器2的交叉点32而引起的电容的增大加起来提高了电感器2的总电容，这可以对电感器的Q因子造成不利影响。因此，尽管可以提供本文描述的类型的交叉点32，然而并不期望提供过多的交叉点32，也不期望提供不必要的交叉点。最佳地，可以提供足够数目的交叉点，以允许导电路径的电阻和电感在某种程度上相等，电阻和电感相等的程度使电感器在给定的容限内保持对称性，而不过度地提高电感器匝80中的导电路径之间的互电容(mutual capacitance) 0如上所述，交叉点32的用途是允许电感器匝80中的导电路径被布局为确保电感器2的对称性。可以以这种方式使用的交叉点的数目取决于电感器具有的电感器匝80的数目，还取决于每个电感器匝内设置的导电路径的数目。在图3的示例中，提供两个交叉点32 (当然，除此之外还有交叠点1 来确保对称性。在具有四个导电路径81、82、83、84的单匝8字形电感器中，这是可以以这种方式用来确保对称性的交叉点32的最小数目。如上所述，已发现每个电感器匝80中的导电路径的最优数目是四个。为此，本申请的图3、4、5和6所示的每一个示例均包括具有四个导电路径的电感器匝。然而，也可以想到针对每个电感器匝具有不同数目导电路径的电感器。图4示出了根据本发明实施例的第二示例电感器2。图4所示的电感器2是具有两个电感器匝80、280的8字形电感器。如以上参考图3而描述的，图4中的电感器2具有端子16、18，电感器匝80和电感器匝80的导电路径81、82、83、84终止于端子16、18。为了将第二电感器匝280并入电感器2中，布局包括第一交叠点12 (类似于参考图3而描述的交叠点)和第二交叠点34。除了交叠点12和34以外，如图4所示，还提供了多个交叉点 32。具体地，针对电感器2中的每个电感器匝80、280提供了两个交叉点(从而提供了总计 4个交叉点32)。如参考图3所描述的示例，图4所示的电感器2中的四个交叉点32的用途是允许电感器2的电感器匝中的导电路径的布局被确定为使得每个导电路径的电阻和电感与该电感器匝中的其他导电路径的电阻和电感相等。如图4所示，电感器2中的电感器匝80包括四个导电路径81、82、83、84。图4中的第二电感器匝280包括四个导电路径观1、观2、观3、观4。因此，图4中的电感器2总计包括8个导电路径，每个电感器匝中有四个导电路径。同样如图4所示，可以在每个交叉点32 处、在交叠点12和34处、以及在端子16和18附近，提供绝缘材料，以确保在导电路径彼此相交的位置，或者在导电路径与电感器2的其他导电部分靠近的位置，导电路径之间不会存在短路。图5和6示出了根据本发明实施例的电感器的另两个示例。图5的示例是单匝8 字形电感器2。图6的示例是具有两个电感器匝的8字形电感器2。图5和6中的这两个示例均包括中心抽头(centre tap)400此外，图5和6所示的两个电感器均包括对电感器匝以及电感器匝中的导电路径的布局的修改，以适合并入中心抽头40。通过将图5中导体的布局与图3中导体的布局相比较，以及通过将图6中电感器的布局与图4中电感器的布局相比较，可以看出这些修改。图5和6所示的两个电感器的第一修改是，电感器中导电路径的布局包括更多的交叉点32。交叉点32的数目增大的原因是由于包括了中心抽头40而致使电感器布局的复杂度提高。如上所述，电感器2中交叉点32的激增(proliferation)可以引起电感器2 中导电路径的总体互电容的增大，从而使电感器2的Q因子降低。然而，图5和6的示例至少表明，根据本发明实施例，可以将中心抽头并入单匝和多匝8字形电感器中，所述单匝和多匝8字形电感器在每个电感器匝中具有多个导电路径。关于图5的电感器，另一修改是提供了另一端子50。如图5所示，端子50是电感器匝80中的每个导电路径81、82、83、84的终止点。此外，端子50连接至中心抽头40。因此，端子50允许每个导电路径81、82、83、84连接至中心抽头40，使得这些导电路径81、82、 83,84的路径长度保持实质上相等(这有助于确保电感器2的对称特性)。本文描述的类型的电感器可以并入诸如收发器中的电压控制振荡器(VCO)之类的器件中。例如，本文描述的电感器可以并入与收发器或VCO相关联的集成电路中。因此，描述了一种具有至少一个电感器匝的对称电感器。每个电感器匝具有多个分离的导电路径，所述多个分离的导电路径具有实质上相等的电感。电感器还包括多个交叉点。在每个交叉点处，给定的电感器内的一些导电路径彼此交叉，以改变所述一些导电路径在所述给定的电感器匝内出现的顺序。尽管描述了本发明的具体实施例，然而应理解，在要求保护的发明的范围之内，可以作出许多修改/增加和/或替换。
权利要求
1.一种对称电感器，包括至少一个电感器匝(80，280)，其中，如果只有一个电感器匝(80)，则所述一个电感器匝(80)是在端子对(16，18)之间遵循电感器的形状的导电路径，如果存在多个电感器匝 (80，280)，则所述多个电感器匝(80，观0)电串联在端子对(16，18)之间并且多次遵循电感器的形状，其中，遵循电感器的形状的次数等于电感器匝(80二80)的数目，其中，每个电感器匝(80,280)包括多个分离的导电路径(81,82,83,84 ；281, 282, 283, 观4)，所述多个分离的导电路径在端子对(16，18)处电并联；其特征在于，导电路径具有实质上相等的电感，电感器还包括多个交叉点(32)，在所述多个交叉点(3 处，给定的电感器匝内的一些导电路径彼此交叉，以改变所述一些导电路径在所述给定的电感器匝内出现的顺序。
2.根据权利要求1所述的电感器，其中，导电路径(81,82,83,84；281, 282, 283, 284) 在0. 的容限内具有相等的电感。
3.根据权利要求2所述的电感器，其中，导电路径(81,82,83,84；281, 282, 283, 284) 在0. 001%的容限内具有相等的电感。
4.根据前述任一项权利要求所述的电感器，其中，电感器是8字形电感器。
5.根据前述任一项权利要求所述的电感器，包括多个电感器匝。
6.根据前述任一项权利要求所述的电感器，包括中心抽头00)。
7.根据前述任一项权利要求所述的电感器，其中，每个电感器匝(80二80)包括四个导电路径(81，82，83，84 ；281，282，283，284)。
8.一种电压控制振荡器(VCO)，包括根据前述任一项权利要求所述的电感器。
9.一种收发器，包括根据权利要求1至7中任一项所述的电感器。
10.一种集成电路，包括根据权利要求1至7中任一项所述的电感器。
全文摘要
本发明提供了一种具有至少一个电感器匝的电感器。每个电感器匝具有多个分离的导电路径，所述多个分离的导电路径具有实质上相等的电感。所述电感器还包括多个交叉点。在每个交叉点处，在给定的电感器匝内的一些导电路径彼此交叉，以改变所述一些导电路径在所述给定的电感器匝内出现的顺序。
文档编号H01L27/00GK102376415SQ20111023906
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月18日 优先权日2010年8月19日
发明者丹尼尔·斯蒂芬森, 亚历克·L·纳扎莱恩, 卢卡斯·F·蒂梅杰 申请人:Nxp股份有限公司